Основы передачи дискретных данных на канальном уровне

Теоретические сведения, необходимые для отработки этого занятия, имеются в материалах лекции 6 «Методы предачи данных канального уровня» и лекции 7 «Методы коммутации», а также в [2] с.149-179.

Примеры решения тестов занятия 3

1. М огут ли станции, входящие в разные локальные сети (рис.3), иметь одинаковые физические адреса?

Рис.3. Схема сети ЭВМ, состоящей из трех локальных сетей.

1. да, так как отдельные локальные сети фактически независимы;

2. да, так как отдельные локальные сети могут имеют собственную систему адресации;

3. да, так как отдельные локальные сети могут иметь собственный план адресов;

4. да;

5. нет;

6. нет, так как отдельные локальные сети имеют единый план адресов внутри сети;

7. нет, так как отдельные локальные сети различных технологий имеют различную систему адресации.

Решение. Так как станции объединены в единую сеть с помощью мостов, которые являются устройствами канального уровня, то в схеме, показанной на рисунке, все станции должны иметь различные адреса, поэтому варианты ответа №№1-4, содержащие «да» являются неверными. Рассмотрим варианты ответов, содержащие «нет». Вариант ответа №6 необходимо исключить из рассмотрения, так как не отдельные локальные сети, а вся локальная сеть, составленная из отдельных локальных сетей с помощью мостов не должна иметь повторяющихся адресов. Вариант ответа №7 также не соответствует действительности, так как физические адреса компьютеров централизованно распределяются между производителями сетевых адаптеров и от технологии локальной сети не зависят.

Таким образом, правильным вариантом ответа следует признать вариант ответа №5 – «нет».

2. В каком из приведенных ниже типов протоколов символы разделены старт-стопными сигналами?

1. синхронных;

2. асинхронных;

3. символьно-ориентированных;

4. бит-ориентированных;

5. байт-ориентированных.

Решение. В синхронных протоколах (вариант ответа №1) осуществляется синхронизация не символов, а сравнительно длительного потока (последовательности) битов. В бит-ориентированных протоколах (вариант ответа №4) символы как таковых не различаются, следовательно, и разделение их старт-стопными сигналами невозможно. Символьно-ориентированные (вариант ответа №3) и их синоним, байт-ориентированные (вариант ответа №5) протоколы, относятся к синхронным протоколам и, как следствие, старт-стопных сигналов, разделющих символы, содержать не могут. В то же время при использовании асинхронных протоколов (вариант ответа №2) применяется прием указания начала и конца каждого из символов старт-стопными сигналами.

3. Две станции в сети обмениваются кадрами, используя байт-ориентированный протокол и ASCII символы в прозрачном режиме. Пусть на канальный уровень одной из станций (при передаче) поступает следующий блок данных: <SYN><STX>DF12E00<DLE><ETX> <ETX>A4000113B68<DLE><ETX>. Какой вид примет кадр на момент передачи его следующему уровню?

Решение. Так как передача происходит в прозрачном режиме, разрешено передавать служебные символы. Прозрачность достигается за счёт того, что перед символами, совпадающими с управляющими, ставится символ <DLE>.

1. Первой в поле данных встречается комбинация, совпадающая с служебным символов <SYN>, обеспечивающим побитовую и побайтовую синхронизацию в символьно-ориентированных синхронных протоколах передачи данных. Запрещенной к применению в поле данных эта комбинация не является, поэтому никаких дополнительных символов вводить не надо.

2. Второй в поле данных встречается комбинация бит, совпадающая со служебным символом <STX>, являющимся признаком начала кадра. Эта комбинация бит является запрещенной к применению в поле данных, поэтому перед ней необходимо ввести дополнительный символ <DLE>.

3. Далее в поле данных следует комбинация бит, совпадающая с кодами служебных символов <DLE><ETX><ETX>, содержащая два запрещенных к применению в поле данных символа <ETX> - конец текста. Для обеспечения прозрачности данных необходимо ввести два символа <DLE> и данная комбинация примет вид <DLE><DLE><ETX><DLE><ETX>.

4. Последняя комбинация бит в поле данных соответствует служебным символам, необходимо добавить символ <DLE> и комбинация примет вид <DLE> <DLE><ETX>.

5. При передаче на нижний уровень необходимо с полем данных выполнить следующие операции:

• окаймить символами начала и конца кадра - <STX> и <ETX>, соответственно (обеспечение покадровой синхронизации);

• для обеспечения побитовой и побайтовой синхронизации предварить передачу символами <SYN><SYN>.

Таким образом, кадр, переданный следующему уровню, принимает вид: <SYN><SYN><STX><SYN><DLE><STX>DF12E00<DLE><DLE> <ETX><DLE><ETX>A4000113B68<DLE><DLE><ETX><ETX>.

4. Какой из приведенных ниже форматов кадра бит-ориентированного протокола оптимален для передачи небольших сообщений в локальной сети и не зависит от способа физического кодирования?

1. 11111111 01111110 …Данные….. 01111110 11111111;

2. 101010101…01 10101011 Заголовок Длина поля данных Данные Концевик;

3. 101010101…01 JK0JK000 Данные JK1JK111.

Решение. Вариант ответа №3 содержит запрещенные символы манчестерского кода J и K и, следовательно, зависит от способа физического кодирования. Из вариантов ответа №№1 и 2 вариант ответа №1 соответствует случаю меньшей избыточности, которая особенно заметна при передаче небольших по объему порций информации.

5. Определите, пожалуйста, время передачи сообщения длительностью 2 000 байт методом с установлением логического соединения и подтверждением приема при пропускной способности линии связи 16 Мбит/с, работающей в полудуплексном режиме, длительности поля данных информационных кадров 100 байт, поля служебной информации 20 байт и длительности служебных кадров 20 байт. При передаче данных искаженным оказался один кадр. Для упрощения анализа будем считать, что временем обработки информации в узлах, интервалами между кадрами и временем распространения сигнала в линии связи можно пренебречь.

Решение. Исходя из того условия, что применяется метод с установлением логического соединения и подтверждением соединения в полудуплексном режиме, определяем количество бит, которые подлежат передаче по каналу связи:

1. Процедура установления логического соединения выполняется тремя служебными кадрами и состоит из 3х20 = 60 байт.

2. Процедура логического разъединения включает два служебных кадра и состоит из 2х20 = 40 байт.

3. Передача сообщения складывается из передачи поля данных и служебного поля для каждого пакета. Сначала определяем количество кадров, на которые разбивается сообщение 2000/100 = 20 кадров, для передачи 20 кадров необходимо передать в поле кадров 20х20 = 400 байт служебной информации – итого на 21 кадр 2520 байт.

4. Квитирование приема 21 кадра – 20х21= 420 байт.

Всего подлежат передаче 60 + 40 + 2520 + 420 = 3040 байт или 3040 х 2³ бит.

Определяем время передачи при пропускной способности линии связи 16 Мбит/с

t = V/C = 3040х2 ³/2⁴х10⁶ = 1520х10^-6 = 1,52 мс

6. Определите, пожалуйста, время передачи сообщения длительностью 2 Кбайт дейтаграммным методом при пропускной способности линии связи 16 Мбит/с работающей в полудуплексном режиме, длине поля данных информационных кадров 100 байт, поля служебной информации 20 байт. При передаче данных искаженным оказался один кадр. Для упрощения анализа будем считать, что временем обработки информации в узлах, интервалами между кадрами и временем распространения сигнала в линии связи можно пренебречь.

Решение. Исходя из того, что передача ведется дейтаграммным методом в полудуплексном режиме - определяем количество бит, которые подлежат передаче по каналу связи:

1. передача сообщения складывается из передачи поля данных и служебного поля для каждого пакета. Сначала определяем количество пакетов, на которые разбивается сообщение 2000/100 = 20 кадров, для передачи 20 кадров необходимо передать в поле кадров 20х20 = 400 байт служебной информации – итого 2400 байт.

2. повторная передача всего сообщения вследствие искажения одного кадра – 2400 байт.

Всего подлежат передаче 2400 + 2400 = 4800 байт или 4800 х 2³ бит.

Определяем время передачи при пропускной способности линии связи 16 Мбит/с

t = V/C = 4800х2 ³/2⁴х10⁶ = 2400х10^-6 = 2,4 мс

7. Определите, пожалуйста, на сколько тактов (битов) в обойме мультплексора T1 изменится положение слота 3-го абонента при его коммутации с 19-м абонентом.

1. 8;

2. 24;

3. 108;

4. 128;

5. 152;

6. 192.

Решение. Мультиплексор T1, работающий по стандарту TDM, поддер­живает 24 входных абонентских канала, создавая на выходе обоймы Т1, передаваемые с битовой скоростью 1,544 Мбит/с. Обойма мультиплексора Т1 состоит из 24 слотов по 8 бит и одного бита синхронизации. Работа коммутатора основана на том, что каждому из адресов соответствует свое временное положение слота, изменении положения слота составит (19 – 3)х8 = 128 тактов (вариант ответа №4).

8. Какое максимальное число абонентов, работающих в дуплексном режиме обмена данными со скоростью передачи 100 Мбит/с, может одновременно обслуживать TDM-коммутатор, если полоса пропускания линии связи 2000 МГц, а для передачи данных используется NRZ код?

Решение. TDM- коммутатор коммутации абонентов перестановкой слотов, принадлежащих абоненту.

В дуплексном режиме необходимо одновременно вести передачу информации в двух направлениях, для чего абоненту требуется два канала. Так как каждому абоненту необходимо обеспечить скорость 100 Мбит/с, при использовании кода NRZ требуется полоса пропускания F = 2хC/2хlog₂M = 2х100х10⁶/2хlog₂2 = 100 МГц, то коммутатор может обслужить 2000х10⁶/100х10⁶ = 20 абонентов.

9. Какое значение несущей частоты соответствует четвёртому абоненту базовой группы каналов входного FDM-коммутатора?

Решение. Базовая группа каналов занимает полосу частот в 48 КГц с границами от 60 КГц до 108 КГц.

Каждому абоненту выделяется полоса пропускания 3,1 КГц, для того, чтобы низкочастотные составляющие сигналов разных каналов не смешивались, к ним добавляется страховой промежуток – 900 Гц, так что каждому каналу отводится полоса частот шириной 4 КГц. Таким образом четвёртый канал входного FDM-коммутатора занимает полосу шириной в 4 КГц с границами от 76 до 80 КГц, а частота несущей имеет значение 77,55 КГц.

10. При обмене данными между канальными уровнями двух станций был передан байт данных 10011011, принятый байт представляет собой 11011001. Будет ли обнаружена ошибка, если использовался метод контроля по паритету?

Решение. При использовании метода контроля по паритету происходит суммирование всех битов информации по модулю 2. Следовательно, метод контроля по паритету может обнаружить наличие ошибок только при нечётном числе искаженных битов. Так как в байте данных произошло искажение двух бит во время передачи, то ошибка обнаружена не будет.